前交叉韧带保残单束解剖重建有利于本体感觉功能的恢复

doi:10.12307/2022.526

中国组织工程研究 ›› 2022, Vol. 26 ›› Issue (17): 2631-2635.doi: 10.12307/2022.526

• 肌肉肌腱韧带组织构建 tissue construction of the muscle, tendon and ligament • 上一篇下一篇

前交叉韧带保残单束解剖重建有利于本体感觉功能的恢复

廖欣宇，何璐，李彦林，王福科，周晓翔，王旭，钟瑞颖，王国梁

昆明医科大学第一附属医院运动医学科，云南省昆明市 650032

收稿日期:2021-04-14 修回日期:2021-05-14 接受日期:2021-06-05 出版日期:2022-06-18 发布日期:2021-12-24
通讯作者: 王国梁，在读博士，主治医师，昆明医科大学第一附属医院运动医学科，云南省昆明市 650032
作者简介:廖欣宇，男，1996年生，湖南省长沙市人，汉族，昆明医科大学在读硕士，主要从事骨组织工程研究。
基金资助:
云南省陈世益专家工作站(2018IC102)，项目负责人：李彦林；云南省骨关节疾病临床医学中心项目(zx2019-03-04)，项目负责人：李彦林

Single-bundle anatomical reconstruction of the anterior cruciate ligament with residual ligament stump is beneficial to the recovery of proprioception

Liao Xinyu, He Lu, Li Yanlin, Wang Fuke, Zhou Xiaoxiang, Wang Xu, Zhong Ruiying, Wang Guoliang

Department of Sports Medicine, the First Affiliated Hospital of Kunming Medical University, Kunming 650032, Yunnan Province, China

Received:2021-04-14 Revised:2021-05-14 Accepted:2021-06-05 Online:2022-06-18 Published:2021-12-24
Contact: Wang Guoliang, MD candidate, Attending physician, Department of Sports Medicine, the First Affiliated Hospital of Kunming Medical University, Kunming 650032, Yunnan Province, China
About author:Liao Xinyu, Master candidate, Department of Sports Medicine, the First Affiliated Hospital of Kunming Medical University, Kunming 650032, Yunnan Province, China
Supported by:
Chen Shiyi Expert Workstation of Yunnan Province, No. 2018IC102 (to LYL); Bone and Joint Disease Clinical Medicine Center of Yunnan Province, No. zx2019-03-04 (to LYL)

摘要/Abstract

摘要：

文题释义：
保残单束解剖重建：一种前交叉韧带断裂后重建的术式，在重建过程中，要求保留受损前交叉带剩余的前内侧束或后外侧束及断端纤维，从而达到解剖重建，韧带保留部分的血管、神经纤维可以长入移植韧带内以促进移植韧带的再血管化和本体神经感受器建立，从而有助于膝关节功能康复。
本体感觉：又可以称之为身体意识，不仅包括身体在空间中位置的感觉，还包括身体移动的距离及速度的感知。

背景：前交叉韧带断裂后，膝关节本体感觉功能会受到损伤，从而影响到膝关节的稳定性，通过手术重建前交叉韧带是目前的主要治疗方法，不同的重建方式术后患者本体感觉功能恢复有所差异。
目的：探讨关节镜下前交叉韧带保残单束解剖重建术后膝关节本体感觉功能的恢复情况。
方法：选择昆明医科大学第一附属医院运动医学科2015年1月至2018年12月收治符合纳入标准的前交叉韧带断裂患者70例，随机分为2组，试验组保留原韧带残端解剖单束重建前交叉韧带，对照组不保留残端解剖单束重建前交叉韧带。术后通过Lysholm评分、国际膝关节文献委员会评分、被动活动察觉阈值评估两组患者膝关节功能及本体感觉恢复的情况。所有入组患者均签署相关知情同意书，试验方案经昆明医科大学第一附属医院伦理委员会通过。
结果与结论：①术后3，6个月试验组的Lysholm评分、国际膝关节文献委员会评分较对照组高，被动活动察觉阈值较对照组低，差异有显著性意义(P < 0.05)；②术后12个月两组各项评分差异不大，差异无显著性意义(P > 0.05)；③提示保残单束解剖重建前交叉韧带有利于患者早期本体感觉功能及膝关节稳定性恢复。
缩略语：国际膝关节文献委员会：the International Knee Documentation Committee，IKDC；被动活动察觉阈值：threshold to detection of passive motion，TDPM

https://orcid.org/0000-0002-8107-7864 (廖欣宇)

中国组织工程研究杂志出版内容重点：组织构建；骨细胞；软骨细胞；细胞培养；成纤维细胞；血管内皮细胞；骨质疏松；组织工程

关键词: 前交叉韧带, 本体感觉, 保残单束重建, 随访, 被动活动察觉阈值

Abstract: BACKGROUND: After an anterior cruciate ligament rupture, the proprioception of the knee joint will be damaged, which thereby impacts the stability of the knee joint. Reconstruction of the anterior cruciate ligament through surgery is the current main treatment method; however, the recovery of proprioception of patients undergoing different reconstruction surgeries is different after different reconstruction methods.
OBJECTIVE: To investigate the recovery of proprioceptive function of the knee joint after the single-bundle anatomical reconstruction of the anterior cruciate ligament with residual stump under arthroscope.
METHODS: Seventy patients with anterior cruciate ligament rupture who were admitted at the Department of Sports Medicine, the First Affiliated Hospital of Kunming Medical University from January 2015 to December 2018 and met the selection criteria were enrolled and randomly divided into two groups. In the experimental group, the anterior cruciate ligament was reconstructed through a single-bundle anatomy with residual stump, while in the control group the anterior cruciate ligament was reconstructed through a single-bundle anatomy without residual stump. After operation, the Lysholm score, International Knee Documentation Committee score, and threshold to detection of passive motion were used to evaluate the knee joint function and proprioception recovery of the patients. All enrolled patients signed the relevant informed consent forms, and the trial protocol was approved by the Ethics Committee of the First Affiliated Hospital of Kunming Medical University.
RESULTS AND CONCLUSION: At 3 and 6 months after operation, the Lysholm score and International Knee Documentation Committee score in the experimental group were significantly higher than those in the control group, and the threshold to detection of passive motion was significantly lower than that in the control group (P < 0.05). There was no significant difference in these scores between the two groups at 12 months after operation (P > 0.05). To conclude, single-bundle anatomical reconstruction of the anterior cruciate ligament with residual stump is beneficial to the early recovery of proprioception and stability of the knee joint.

Key words: anterior cruciate ligament, proprioception, single-bundle anatomical reconstruction with residual stump, follow-up, threshold to detection of passive motion

中图分类号:

廖欣宇, 何璐, 李彦林, 王福科, 周晓翔, 王旭, 钟瑞颖, 王国梁. 前交叉韧带保残单束解剖重建有利于本体感觉功能的恢复[J]. 中国组织工程研究, 2022, 26(17): 2631-2635.

Liao Xinyu, He Lu, Li Yanlin, Wang Fuke, Zhou Xiaoxiang, Wang Xu, Zhong Ruiying, Wang Guoliang. Single-bundle anatomical reconstruction of the anterior cruciate ligament with residual ligament stump is beneficial to the recovery of proprioception[J]. Chinese Journal of Tissue Engineering Research, 2022, 26(17): 2631-2635.

图/表（结果） 5

2.1 参与者数量分析按意向性处理分析，70例患者均获得完整随访，所有患者均在对应时间段进行了膝关节功能、稳定性、本体感觉功能的评估，数据全部记录，并进入结果分析。
2.2 试验流程图见图2。

2.3 一般资料比较两组患者的性别、年龄、受伤膝关节位置、受伤至进行手术的时间等资料相比，差异无显著性意义(P > 0.05)，见表2。

2.4 影像学资料及前交叉韧带重建术中关节镜下情况两组患者主要临床表现为明确外伤史，关节周围疼痛、关节活动受限，入院时查体见Lachman试验阳性。术前MRI检查明确诊断前交叉韧带断裂。术中关节镜下可见断裂的前交叉韧带，试验组可见胫骨段有袖套样的前交叉韧带残端包裹移植的肌腱，而对照组胫骨段未见有前交叉韧带的残端，术后6个月MRI复查显示重建的前叉韧带位置良好，见图3，4。

2.5 观察指标的统计学结果见表3-7。

两组患者术后切口均为Ⅰ期愈合，无感染，关节僵硬等相关手术并发症发生。两组患者术后进行前抽屉试验，结果都为阴性，术后膝关节稳定性较术前得到明显改善。所有患者术后3，6，12个月均获随访。
术后3，6个月试验组的Lysholm评分、IKDC评分较对照组高，TDPM值较对照组低，差异有显著性意义(P < 0.05)；术后12个月两组各项评分差异不大，差异无显著性意义(P > 0.05)。两组患者术后3，6个月患侧与健侧TDPM值比较差异有显著性意义(P < 0.05)，两组患者术后12个月健侧本体感觉仍比患侧好，但由于测量方法精确度限制，TDPM值比较差异不大，差异无显著性意义(P > 0.05)。
2.6 植入物与宿主的生物相容性所有植入物生物相容性好，患者术后未出现植入物周围感染、过敏反应、免疫反应及排斥反应等。
2.7 不良反应所有植入物置入宿主后均无不良反应发生。

参考文献

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引言

膝关节本体感觉的传入神经来自韧带、关节囊、周围肌肉和皮肤，它们共同作用，维持了膝关节的稳定性，这些组织的严重损伤会破坏膝关节的本体感觉功能从而导致膝关节失去稳定性[1]。前交叉韧带断裂是目前常见的一种运动损伤，临床上前交叉韧带断裂的患者一般都失去了膝关节的稳定性，部分原因是膝关节的本体感觉功能受到破坏，从而造成膝关节的异常活动及继发关节软骨磨损，使得膝关节加速退变老化。目前，前交叉韧带断裂后主张行关节镜下重建术，恢复其稳定功能[2-3]。但是研究表明，前交叉韧带重建术后患者会出现一定程度的慢性本体感觉功能缺失，从而影响了膝关节稳定性的恢复。因此重建方式的选择对于膝关节功能及本体感觉的恢复一直是手术界研究的热点[4]。前交叉韧带保残重建时通过保留原韧带的残余部分，原残余韧带组织中的血管和细胞可促进移植物中血管重塑和表面滑膜的形成，利于移植物的改建与成熟[5-6]。同时，前交叉韧带残端中存在着机械感受器也有促进恢复本体感觉的功能[7]。此次研究将昆明医科大学第一附属医院运动医学科2015年1月至2018年12月收治的符合选择标准的70例前交叉韧带断裂患者随机分为2组，试验组保留原韧带残端单束解剖重建前交叉韧带，对照组采用不保留残端单束解剖重建前交叉韧带，术后通过患者的Lysholm评分、国际膝关节文献委员会(the International Knee Documentation Committee，IKDC)评分、被动活动察觉阈值(threshold to detection of passive motion，TDPM)评估两组患者膝关节功能及本体感觉的恢复情况，并进行统计学分析以探讨关节镜下保残单束解剖重建前交叉韧带术后膝关节本体感觉功能恢复情况。
中国组织工程研究杂志出版内容重点：组织构建；骨细胞；软骨细胞；细胞培养；成纤维细胞；血管内皮细胞；骨质疏松；组织工程

材料方法

1.1 设计随机对照试验，若两组比较满足正态分布，选择独立样本t检验，不满足则采用秩和检验。
1.2 时间及地点试验于2015年1月至2018年12月在昆明医科大学第一附属医院运动医学科完成。
1.3 对象共70例前交叉韧带断裂患者纳入研究，按随机数字表法分为2组，每组35例。试验组行前交叉韧带保残单束解剖重建；对照组行前交叉韧带单束解剖重建，不保残。所有患者均知情同意，试验方案得到医院伦理委员会批准。
纳入标准：①年龄20-45岁；②前交叉韧带断裂诊断明确[8]；③平素体健，无严重慢性病史，无患膝外合并症，无关节畸形。
排除标准：①合并关节感染、痛风性关节炎等关节炎者；②合并心肺等器官严重慢性疾患者；③合并关节周围骨折、多发性韧带损伤及严重膝关节软骨损伤者。
1.4 材料手术植入材料为带袢钛板、增强型羟基磷灰石螺钉，具体信息见表1。

1.5 方法
1.5.1 前交叉韧带重建方法所有患者手术均由同一名高资历医师主刀完成。采用腰硬联合麻醉，常规使用止血带。取膝关节标准前内侧和前外侧入路切口行解剖单束重建前交叉韧带，见图1A，置入关节镜明确前交叉韧带断裂情况，术中可见大部分患者前交叉韧带完全断裂，有少部分患者前交叉韧带尚有连续性但韧带纤维断裂。如关节镜下见到有半月板损伤，行缝合或次全切除，但不纳入试验。移植的韧带均由自体腘绳肌腱编织而来，见图1B，C。
试验组对股骨、胫骨前交叉韧带残余组织不进行清理。患者屈膝90°，在胫骨前交叉韧带残留韧带附着点中心位置固定胫骨侧前交叉韧带定位器，扩隧道时需避免损伤残端纤维，以仅钻透骨质为最佳，确保胫骨端断裂的前交叉韧带残端可完整包裹住移植韧带的肌腱。屈膝120°，使用股骨端定位器在股骨残端中心位置，通过前内侧入路建立股骨隧道。对照组对股骨、胫骨端前交叉韧带残余组织进行完整清理，显露胫骨平台内侧，股骨外侧髁内侧缘骨质足印区，其余步骤相同。
两组胫骨、股骨段肌腱固定方式相同，股骨段采用Endobutton袢钢板(美国 Smith-Nephew公司)固定，胫骨段屈曲30°采用界面螺钉(美国 Smith-Nephew公司)联合门形钉固定。关节镜探查移植物的形态良好，冲洗关节腔积血，缝合伤口并用无菌绷带加压包扎，见图1D。

1.5.2 术后康复两组术后常规对症支持治疗，冷敷24 h，麻醉清醒后即开始早期功能锻炼(股四头肌等长收缩、直腿抬高、髌骨内推和踝泵练习等)。术后1周内避免负重；术后2周在支具保护下部分负重；术后12周正常负重。术后1周膝关节保持0°位；术后2周被动屈膝训练至4周达到90°；术后8周恢复正常活动范围。术后12周可拆除支具正常行走。
1.6 主要观察指标观察指标未采用盲法评估。
1.6.1 一般资料包括患者的性别、年龄、受伤膝关节的左右位置以及受伤至进行手术所经历的时间等一般资料。
1.6.2 影像学资料及前交叉韧带重建术中关节镜下情况包括患者术前膝关节MRI片、术后复查的MRI片、X射线片等影像学资料，以及术中保留的前交叉韧带重建前后的关节镜下图片。
1.6.3 膝关节功能、稳定性及本体感觉功能评估术前及术后3，6，12个月采用Lysholm评分和IKDC评分对患者的膝关节功能及稳定性进行评估[9-10]；术后3，6，12个月采用TDPM值评估患者的本体感觉功能[11]。
Lysholm膝关节评分量表根据患者的膝关节功能和主观感受评价，评价内容包括膝关节软弱无力、辅助支具的使用、扶楼梯上下等8项，总分为100分，分值越高，表明膝关节功能越好。
IKDC评分使用国际膝关节文献委员会膝关节评估表评价，评价内容包括疼痛、僵硬、日常生活难度等，总分100分，分值越高，表明膝关节功能越好。
TDPM值测定方法：将患者的患肢放置在下肢关节康复器上，角度设置为30°，速度设置为0.5 (°)/s，让患者戴上眼罩和耳塞，启动下肢关节康复器使患者的膝关节开始伸直，当患者感觉到膝关节角度发生变化(感觉到膝关节被动活动)时，立即停止计时，每个测试重复3次，计算出平均时间后与速度相乘，得出的数值即为TDPM值；同时也测量健侧的TDPM值。
1.7 统计学分析使用SPSS 17.0软件对Lysholm评分、IKDC评分、TDPM值的数据进行统计学检验。先做正态性检验，若两组比较满足正态分布，选择独立样本t检验；不满足则采用秩和检验，P < 0.05为差异有显著性意义。

讨论

前交叉韧带重建术中是否保留残端对术后患者的膝关节稳定性恢复有着重要意义，此次研究表明，保留残端重建能更好地促进术后膝关节功能的恢复，有利于本体感觉的恢复，进而快速恢复膝关节的稳定性。以下从本体感觉及其评测方法、保留残端重建前交叉韧带方式对膝关节本体感觉功能的影响等方面进行了进一步讨论。
3.1 前交叉韧带及其本体感觉前交叉韧带在膝关节正常活动过程中发挥了重要作用，其力学作用可以限制膝关节过度前移或旋转活动，维持股骨和胫骨的相对稳定。GEORGOULIS等[12]研究发现前交叉韧带损伤患者在行走时出现内外旋转不稳定，而前交叉韧带重建术后这种不稳定得到明显改善。前交叉韧带断裂患者关节镜下前交叉韧带重建手术是目前恢复关节稳定性的最佳方法。此外前交叉韧带还有本体感觉功能[13-14]，包括运动觉、位置觉及神经反射和肌张力调节的能力。LI等[15]在研究兔子前交叉韧带的实验中发现，前交叉韧带中存在Ruffini小体、Pacinian小体、Golgitendon小体、游离神经的末梢，具有非典型机械感受，这表明前交叉韧带也对膝关节本体感觉的产生起到了作用。张磊等[7]通过组织学研究发现，膝关节本体感觉的功能与前交叉韧带机械感受器的数量有关，且残端细胞活性和数量影响前交叉韧带保残重建后的修复效果。此次研究行保残重建术式的患者术后早期(≤6个月)本体感觉恢复更好，且试验组、对照组患肢和健肢的早期TDPM值对比差异有显著性意义(P < 0.05)，从而证实了张磊等[7]的观点。
3.2 膝关节本体感觉的评测方法本体感觉，又可以称之为身体意识，不仅包括身体在空间中位置的感觉，还包括身体移动的距离及速度的感知。研究表明，本体感觉可以通过复杂的中枢整合协助调节姿势的控制[16]。在实验室或临床环境中，关节复位感和关节位置感知这2种类型的本体感觉最常被测量，关节复位感是指将肢体恢复到先前状态的能力，而关节位置感知被定义为感知被动运动的能力，通常测量为TDPM值，TDPM值增加表明本体感觉敏锐度降低，这意味着在个体检测运动之前，关节运动的范围更大。为了更精确地测量TDPM值，视觉和皮肤感受器的输入通常被最小化，并且肢体在测试中关节以小于1 (°)/s的缓慢速率被动移动，直到受试者报告运动感觉[17]。前交叉韧带重建术后疗效评估目前从韧带恢复情况、患者主观感受等方面已具有多种评估方式应用于临床中[18]。COURTNEY等[19]通过关节位置感、被动运动检测阈值和单肢站立时的姿势摆动，评估了前交叉韧带损伤后患者患侧肢和检测肢的本体感觉，发现屈膝30°时，损伤前交叉韧带的患肢TDPM值明显高于未受损伤的对侧健肢。因而此次研究主要通过屈膝30°时的TDPM值来评价本体感觉功能恢复情况。
3.3 保留残端重建前交叉韧带方式对膝关节本体感觉功能的疗效分析前交叉韧带的血供主要由膝中动脉韧带的分支提供，此外包裹韧带的滑膜中也存在着非常丰富的血管丛，靠近前交叉韧带股骨止点端和胫骨起点端的血供比韧带中间部分要丰富[20]。然而前交叉韧带重建所采用的自体腘绳肌腱移植物编织后是没有血供的，前交叉韧带胫骨端起点处残存的软组织血管网可以促进韧带重建后血管的再生，韧带也因此更容易被滑膜包裹[21]。在重建过程中保留前交叉韧带的起止端的残存组织会更有利于移植物在股骨胫骨端的腱骨愈合并促进移植物韧带化。干细胞具有不断分裂修复组织的功能，是治疗前交叉韧带的新途径之一[22-23]。血管中含有丰富的CD341干细胞，并在人前交叉韧带组织中得到证实。在这种认识下，人前交叉韧带断裂组织中的CD341细胞具有更高水平的细胞增殖和多系分化潜能[24]。此次研究为了验证保留残端的价值，使用保留残端重建前交叉韧带方式和完全清除残端的手术方式，对比结果发现保留残端重建前交叉韧带在早期内(≤6个月)能促进膝关节本体感觉及功能的恢复，其各项评分改善差异均有显著性意义(P < 0.05)，但术后12个月的疗效上，各项评分的改善差异无显著性意义(P > 0.05)。因此可以认为，重建后期两种重建方法的膝关节功能恢复相似，但是在保留残端基础上行前交叉韧带重建术更有利于膝关节早期本体感觉的恢复。
影响前交叉韧带断裂后膝关节本体感觉恢复的因素不仅只有重建时保留前交叉韧带残端，膝关节本身的稳定性、肌肉力量也会起到一定的作用。此次研究未能将膝关节肌力、稳定性纳入评价指标，并缺乏更深入的组织学研究证据，故在后续的相关研究中应进行更系统的研究和探索，进而结合目前成熟的手术技术，更好地评价膝关节术后本体感觉恢复效果，从而帮助患者更快的康复。
中国组织工程研究杂志出版内容重点：组织构建；骨细胞；软骨细胞；细胞培养；成纤维细胞；血管内皮细胞；骨质疏松；组织工程

前交叉韧带保残单束解剖重建有利于本体感觉功能的恢复

Single-bundle anatomical reconstruction of the anterior cruciate ligament with residual ligament stump is beneficial to the recovery of proprioception

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